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WO2015119290A1 - 液体取扱装置 - Google Patents

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WO2015119290A1
WO2015119290A1 PCT/JP2015/053650 JP2015053650W WO2015119290A1 WO 2015119290 A1 WO2015119290 A1 WO 2015119290A1 JP 2015053650 W JP2015053650 W JP 2015053650W WO 2015119290 A1 WO2015119290 A1 WO 2015119290A1
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film
chip
groove
liquid
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PCT/JP2015/053650
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French (fr)
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健 北本
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Original Assignee
Enplas Corp
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Publication date
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Priority to EP15745813.4A priority patent/EP3106879A4/en
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid handling apparatus used for analysis and processing of a liquid sample.
  • microchannel chips have been used in order to perform analysis of trace substances such as proteins and nucleic acids with high accuracy and high speed.
  • the microchannel chip has an advantage that the amount of the reagent and the sample may be small, and is expected to be used in various applications such as clinical tests, food tests, and environmental tests.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microvalve 10 described in Patent Document 1.
  • 1A is a plan view of the microvalve 10 described in Patent Document 1
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line aa shown in FIG. 1A.
  • Patent Document 1 includes a substrate 20 that is a flat plate, a first layer 30 stacked on the substrate 20, and a second layer 40 stacked on the first layer 30.
  • a microvalve 10 is described.
  • the first layer 30 includes a first groove 31, a first valve groove 32 communicating with the first groove 31, a second groove 33, and a second valve groove 34 communicating with the second groove 33. And a valve 35 disposed between the first valve groove 32 and the second valve groove 34.
  • the first groove 31, the first valve groove 32, the second valve groove 34 and the second groove 33 are formed by laminating the first layer 30 on the substrate 20, respectively.
  • a first valve chamber 37, a second valve chamber 38, and a second flow path 39 are configured.
  • the second layer 40 has a concave portion 41 having a plan view shape larger than the outer shapes of the first valve chamber 37 and the second valve chamber 38 on the surface facing the first layer 30.
  • the recess 41 constitutes a pressure chamber 42 by the second layer 40 being laminated on the first layer 30.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line bb shown in FIG. 1A.
  • the distance between the first layer 30 and the substrate 20 in the outer peripheral portion of the first valve chamber 37 is the same as that of the first layer 30 and the substrate 20 in the central portion of the first valve chamber 37. Shorter than the interval. Therefore, when the liquid is sent from the first flow path 36 side to the flow path, the outer peripheral portion of the first valve chamber 37 where the capillary phenomenon easily works is preceded, and the liquid is filled in the first valve chamber 37. Go. Then, before the central portion of the first valve chamber 37 is filled with the liquid, the liquid further proceeds along the outer peripheral portion of the first valve chamber 37 in which the capillary phenomenon easily works. As a result, there is a problem that bubbles remain in the first valve chamber 37.
  • An object of the present invention is to provide a fluid handling apparatus capable of filling a liquid channel with a liquid without leaving bubbles in the liquid channel.
  • the fluid handling device of the present invention is disposed between the first groove located on the upstream side of the liquid flow, the second groove located on the downstream side of the liquid flow, and the first groove and the second groove.
  • a first substrate having a partition wall on one side, the partition wall, one end of the first groove on the partition side, and one end of the second groove on the partition side,
  • the first groove on the first groove side constituted by the first groove, the partition and the first film, and the second groove side constituted by the second groove, the partition and the first film.
  • FIG. 1A to 1C are diagrams showing the configuration of the microvalve described in Patent Document 1.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the fluid handling apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 3A to 3C are cross-sectional views of the fluid handling apparatus.
  • 4A and 4B are diagrams showing the configuration of the first chip.
  • 5A to 5C are a sectional view of the first chip and an enlarged view of a main part.
  • FIG. 6 is a bottom view of the first substrate.
  • 7A to 7C are diagrams showing the configuration of the first film.
  • 8A and 8B are diagrams illustrating the configuration of the second chip.
  • FIG. 9 is a plan view of the second substrate.
  • 10A to 10C are diagrams showing the configuration of the second film.
  • 11A to 11D are views for explaining a method of using the fluid handling apparatus.
  • 12A to 12E are views for explaining a method of using another fluid handling apparatus.
  • 13A to 13C are diagrams showing a configuration of a fluid handling device according to a modification of the first embodiment.
  • 14A to 14D are views for explaining a method of using the fluid handling device according to the modification of the first embodiment.
  • 15A and 15B are diagrams showing the configuration of the fluid handling device according to the second embodiment.
  • 16A to 16D are views for explaining a method of using the fluid handling device according to the second embodiment.
  • microchannel chip will be described as a representative example of the liquid handling apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the microchannel chip 100.
  • 3A is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 2
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 2
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. It is sectional drawing of a line.
  • the microchannel chip 100 includes a first chip 110 that includes a main channel section 140 and an adding section 150, and a second chip 210 that is stacked thereon.
  • the first chip 110 includes the first substrate 120 and the first film 130 including the partition walls 154, 155 and 159
  • the second chip 210 includes the second substrate 230 and the second film 250 including the recesses 231, 233 and 234.
  • the first chip 110 and the second chip 210 are laminated with the first film 130 and the second film 250 inside (see FIG. 3). At this time, the surface of the first film 130 is in close contact with the surface of the second film 250.
  • the partition walls 154, 155, 159 and the recesses 231, 233, 234 are disposed so as to face each other via the first film 130 and the second film 250 (see FIG. 3).
  • the first chip 110 is a chip for flowing a fluid such as a reagent or a liquid sample.
  • a region corresponding to the partition walls 154, 155, and 159 of the first film 130 is formed with a region that can be deflected.
  • the region where the bending displacement is possible functions as diaphragm portions 131, 133, and 134 (valve bodies) of the microvalve that controls the flow of fluid in the first chip 110.
  • the second chip 210 functions as a microvalve actuator.
  • FIG. 4A is a plan view of the first chip 110
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line DD shown in FIG. 4A
  • 5A is a cross-sectional view taken along line EE shown in FIG. 4A
  • FIG. 5B is an enlarged view of a region surrounded by a broken line in FIG. 5A
  • FIG. 5C is surrounded by a broken line in FIG. It is a top view including a field, and all the composition of the 1st substrate 120 and the 1st film 130 to be laminated is shown by the solid line.
  • the first chip 110 is a chip for flowing a liquid.
  • the first chip 110 includes a first substrate 120 and a first film 130.
  • the first chip 110 has a main flow path part 140 and an addition part 150.
  • the main channel 140 is a channel for flowing a reagent or a liquid sample (hereinafter also referred to as “reagent”).
  • the main flow path part 140 has a main flow path 141, a reagent introduction port 142, and a reagent outlet 143.
  • the cross-sectional area and the cross-sectional shape of the main channel 141 are not particularly limited.
  • the main channel 141 is a channel through which fluid can move by capillary action.
  • the cross-sectional shape of the main channel 141 is, for example, a substantially rectangular shape having a side length (width and depth) of about several tens of ⁇ m.
  • the “cross section of the flow path” means a cross section of the flow path perpendicular to the direction in which the liquid (fluid) flows.
  • the arrangement of the main channel 141, the reagent inlet 142, and the reagent outlet 143 in the first chip 110 is not particularly limited. The reagent introduced from the reagent inlet 142 flows through the main channel 141 to the reagent outlet 143.
  • the addition unit 150 adds a test chemical solution or the like to the reagent flowing through the main channel 141 as necessary.
  • the number and arrangement of the adding portions 150 are not particularly limited.
  • one addition unit 150 is disposed on the upstream side and the downstream side of the main channel 141 (two in total) (see FIG. 4A).
  • the addition unit 150 disposed on the upstream side of the main channel 141 and the addition unit 150 disposed on the downstream side of the main channel 141 have the same configuration. Therefore, the addition unit 150 disposed on the upstream side of the main flow path 141 will be described.
  • the addition unit 150 includes a liquid inlet 151, a first channel 152, a second channel 153, a plurality of partition walls 154 and 155, and a plurality of discharge units 156.
  • the first flow path 152 and the second flow path 153 constitute a liquid flow path.
  • a first partition 154 is disposed between the first channel 152 and the second channel 153, and a second partition 155 is disposed between the second channel 153 and the main channel 141.
  • One end of the first flow path 152 communicates with the liquid inlet 151.
  • a first partition 154 is disposed at the other end of the first flow path 152.
  • a first partition 154 is disposed at one end of the second flow path 153.
  • a second partition 155 is disposed at the other end of the second flow path 153.
  • the first partition 154 and the first film 130 communicate the first channel 152 and the second channel 153 when the microvalve is opened.
  • the second partition 155 and the first film 130 communicate the second channel 153 and the main channel 141 when the microvalve is opened.
  • the liquid introduced from the liquid inlet 151 is added to the reagent flowing through the liquid flow path (the first flow path 152 and the second flow path 153) and flowing into the main flow path 141.
  • the cross-sectional area and the cross-sectional shape of the first flow path 152 and the second flow path 153 are not particularly limited.
  • the first channel 152 and the second channel 153 are channels through which fluid can move by capillary action.
  • the cross-sectional shapes of the first flow path 152 and the second flow path 153 are, for example, substantially rectangular with one side having a length (width and depth) of about several tens of ⁇ m.
  • the cross-sectional area and the cross-sectional shape of the first flow path 152 and the second flow path 153 may be the same or different.
  • downstream end of the first flow path 152, the midstream portion of the second flow path 153, and the downstream end of the second flow path 153 are formed with a large cross-sectional area, and the flow It is designed to store the liquid that has been collected.
  • 1st partition 154 and 2nd partition 155 function as a valve seat of a micro valve.
  • the first partition 154 is disposed between the first channel 152 and the second channel 153.
  • the second partition 155 is disposed between the second channel 153 and the main channel 141.
  • the shape and size of the first partition 154 and the second partition 155 in plan view function as a valve seat for the microvalve. If it can do, it will not be specifically limited.
  • the size of the first partition wall 154 and the second partition wall 155 in the cross-sectional direction is the same as the cross-sectional shape of the downstream end portion of the first flow channel 152 and the downstream end portion of the second flow channel 153, respectively. The same.
  • the discharge unit 156 removes bubbles from the first flow path 152 and the second flow path 153.
  • One feature of the microchannel chip 100 according to the present embodiment is that bubbles are removed from the first channel 152 and the second channel 153 by the discharge unit 156.
  • the number of discharge parts 156 is not particularly limited.
  • the discharge unit 156 is connected to the downstream end of the first flow path 152 and the downstream end of the second flow path 153 (see FIG. 4A).
  • the discharge part 156 connected to the downstream end part of the 1st flow path 152 and the discharge part 156 connected to the downstream end part of the 2nd flow path 153 are the same structures. Accordingly, the discharge unit 156 connected to the downstream end of the first flow path 152 will be described.
  • the discharge unit 156 includes a third flow path 157, a fourth flow path 158, and a third partition 159.
  • the third flow path 157 and the fourth flow path 158 constitute a discharge flow path.
  • a third partition 159 is disposed between the third flow path 157 and the fourth flow path 158.
  • One end of the third flow path 157 communicates with the downstream end of the first flow path 152.
  • a third partition 159 is disposed at the other end of the third flow path 157.
  • a third partition 159 is disposed at one end of the fourth flow path 158.
  • the other end of the fourth flow path 158 opens to the side surface (outside) of the first substrate 120.
  • the third partition 159 and the first film 130 communicate the third channel 157 and the fourth channel 158 when the microvalve is opened.
  • the upstream end of the third flow path 157 has a center O of the first diaphragm 131 in the direction X of liquid flow in the first flow path 152 (see the arrow in FIG. 5C). And the first flow path 152 between the first partition 154 and the first partition 154.
  • the third flow path 157 and the fourth flow path 158 are formed on the surface of the first substrate 120 on the first film 130 side.
  • the cross-sectional area and cross-sectional shape of the third flow path 157 and the fourth flow path 158 are not particularly limited.
  • the third flow path 157 and the fourth flow path 158 are flow paths through which fluid can move by capillary action.
  • the cross-sectional shapes of the third channel 157 and the fourth channel 158 are, for example, substantially rectangular with one side having a length (width and depth) of about several tens of ⁇ m.
  • the downstream end of the third flow path 157 has a large cross-sectional area so that the flowing liquid can be stored.
  • FIG. 6 is a bottom view of the first substrate 120.
  • the first substrate 120 is a transparent, substantially rectangular resin substrate.
  • the thickness of the first substrate 120 is not particularly limited.
  • the thickness of the first substrate 120 is, for example, in the range of 1 to 10 mm.
  • substrate 120 is not specifically limited, It can select suitably from well-known resin.
  • the resin constituting the first substrate 120 include polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, vinyl chloride, polypropylene, polyether, polyethylene, polystyrene, silicone resin, and elastomer.
  • the first substrate 120 includes a main groove 121, a first through hole 122, a second through hole 123, a first groove 124, a second groove 125, a first partition 154, a second partition 155, a third through hole 126, a third through hole.
  • a groove 127, a fourth groove 128, and a third partition 159 are provided.
  • One end of the main groove 121 communicates with the first through hole 122.
  • the other end of the main groove 121 communicates with the second through hole 123.
  • One opening of the first through-hole 122, the opening of the main groove 121, and the one opening of the second through-hole 123 are closed by the first film 130, so that the reagent introduction port 142, the main channel, 141 and reagent outlet 143 are formed (see FIGS. 4 and 5).
  • One end of the first groove 124 communicates with the third through hole 126.
  • a first partition 154 is disposed at the other end of the first groove 124.
  • a first partition 154 is disposed at one end of the second groove 125.
  • a second partition 155 is disposed at the other end of the second groove 125.
  • One opening of the third through hole 126, the opening of the first groove 124, and the opening of the second groove 125 are closed by the first film 130, so that the liquid inlet 151, the first flow path 152 and the 2nd flow path 153 (liquid flow path) are comprised (refer FIG. 4 and FIG. 5).
  • One end of the third groove 127 communicates with the first groove 124.
  • a third partition 159 is disposed at the other end of the third groove 127.
  • a third partition 159 is disposed at one end of the fourth groove 128.
  • the other end of the fourth groove 128 is open to the side wall of the first substrate 120.
  • the opening of the third groove 127 and the opening of the fourth groove 128 are closed by the first film 130, whereby the third flow path 157 and the fourth flow path 158 (discharge flow path) are configured (FIG. 4 and FIG. 4). (See FIG. 5).
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the first film 130.
  • 7A is a plan view of the first film 130
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line FF shown in FIG. 7A
  • FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line GG shown in FIG. 7A. is there.
  • the first film 130 is a transparent substantially rectangular resin film.
  • the first film 130 is attached to the surface of the first substrate 120 that faces the second chip 210.
  • the first film 130 includes a plurality of diaphragm portions (a first diaphragm portion 131, a second diaphragm portion 132, a third diaphragm portion 133, a fourth diaphragm portion 134) (displaceable regions) having a substantially spherical crown shape.
  • Each diaphragm part 131, 132, 133, 134 is disposed at a position corresponding to the adding part 150.
  • the first diaphragm portion 131 is disposed at a position corresponding to the first partition 154 of the first film 130.
  • the second diaphragm portion 132 is disposed at a corresponding position between the first partition 154 and the second partition 155 of the first film 130.
  • the third diaphragm portion 133 is disposed at a position corresponding to the second partition 155 of the first film 130.
  • the fourth diaphragm portion 134 is disposed at a position corresponding to the third partition 159 of the first film 130.
  • the first film 130 functions as a valve body (diaphragm) of a microvalve having a diaphragm structure.
  • the first film 130 (the first diaphragm portion 131, the third diaphragm portion 133, and the fourth diaphragm portion 134) is attached to the first substrate 120, the first partition wall 154, the second partition wall 155, and the third partition wall. 159.
  • the type of resin constituting the first film 130 is not particularly limited as long as the first film 130 can function as a valve body (diaphragm), and can be appropriately selected from known resins.
  • the resin constituting the first film 130 include polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, vinyl chloride, polypropylene, polyether, polyethylene, polystyrene, silicone resin, and the like.
  • the thickness of the first film 130 is not particularly limited as long as the first film 130 can function as a valve body (diaphragm), and can be appropriately set according to the type (rigidity) of the resin. In the present embodiment, the thickness of the first film 130 is about 20 ⁇ m.
  • the diaphragm portions 131, 133, and 134 cover the first partition wall 154, the second partition wall 155, and the third partition wall 159, and when the first chip 110 and the second chip 210 are stacked, Each of the third recess 233 and the fourth recess 234 has a size to be accommodated.
  • the external shape of the 1st film 130 is designed suitably so that the required function may be exhibited.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the second chip 210.
  • FIG. 8A is a plan view of the second chip 210
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line HH shown in FIG. 8A.
  • the second chip 210 includes a second substrate 230 and a second film 250.
  • the second chip 210 includes a plurality of pressure chambers (first pressure chamber 211, second pressure chamber 212, third pressure chamber 213, and fourth pressure chamber 214) and a plurality of communication paths (first communication path 216, second communication chamber).
  • the second film 250 is attached to one surface of the second substrate 230.
  • the first pressure chamber 211 communicates with the outside of the second substrate 230 via the first communication path 216.
  • the first pressure chamber 211 has a size that can accommodate the fifth diaphragm portion 251 of the second film 250.
  • the second pressure chamber 212 communicates with the outside of the second substrate 230 via the second communication path 217.
  • the second pressure chamber 212 has a size that can accommodate the sixth diaphragm portion 252 of the second film 250.
  • the third pressure chamber 213 communicates with the outside of the second substrate 230 via the third communication path 218.
  • the third pressure chamber 213 has a size that can accommodate the seventh diaphragm portion 253 of the second film 250.
  • the fourth pressure chamber 214 communicates with the outside of the second substrate 230 via the fourth communication path 219.
  • the fourth pressure chamber 214 has a size that can accommodate the eighth diaphragm portion 254 of the second film 250.
  • the shapes of the first pressure chamber 211, the second pressure chamber 212, the third pressure chamber 213, and the fourth pressure chamber 214 are not particularly limited. In the present embodiment, the shapes of the first pressure chamber 211, the second pressure chamber 212, the third pressure chamber 213, and the fourth pressure chamber 214 are substantially cylindrical. The diameters and depths of the first pressure chamber 211, the second pressure chamber 212, the third pressure chamber 213, and the fourth pressure chamber 214 are not particularly limited, and can be set as appropriate. In the present embodiment, the first pressure chamber 211, the second pressure chamber 212, the third pressure chamber 213, and the fourth pressure chamber 214 have the same diameter and depth.
  • One end of the first communication passage 216 communicates with the first pressure chamber 211.
  • One end of the second communication path 217 communicates with the second pressure chamber 212.
  • One end of the third communication passage 218 communicates with the third pressure chamber 213.
  • One end of the fourth communication passage 219 communicates with the fourth pressure chamber 214.
  • the other ends of the communication paths 216, 217, 218, and 219 are opened on the side surfaces of the second substrate 230. The other end of each communication path 216, 217, 218, 219 does not have to be open to the side surface of the second substrate 230.
  • each communication path 216, 217, 218, 219 is formed with a through hole in the second substrate 230 that communicates with the other end of each communication path 216, 217, 218, 219. You may open to the other surface (The sticking surface of the 2nd film 250 is made into one surface.) Of the 2nd board
  • the cross-sectional area and the cross-sectional shape of the first communication path 216, the second communication path 217, the third communication path 218, and the fourth communication path 219 are not particularly limited.
  • the first communication path 216, the second communication path 217, the third communication path 218, and the fourth communication path 219 are flow paths through which fluid can move.
  • the cross-sectional shapes of the first communication path 216, the second communication path 217, the third communication path 218, and the fourth communication path 219 are, for example, substantially rectangular with one side length (width and depth) of about several tens of ⁇ m. It is.
  • first communication path 216, the second communication path 217, the third communication path 218, and the fourth communication path 219 may be the same or different.
  • first communication passage 216, the second communication passage 217, the third communication passage 218, and the fourth communication passage 219 have the same cross-sectional area and cross-sectional shape.
  • FIG. 9 is a plan view of the second substrate 230.
  • the second substrate 230 is a transparent substantially rectangular resin substrate.
  • the size of the second substrate 230 is not particularly limited. In the present embodiment, the size of the second substrate 230 is the same as that of the first substrate 120.
  • the thickness of the second substrate 230 is not particularly limited. The thickness of the second substrate 230 is, for example, in the range of 1 to 10 mm.
  • substrate 230 is not specifically limited, The resin which comprises the 1st board
  • the second substrate 230 includes a first recess 231, a second recess 232, a third recess 233, a fourth recess 234, a first communication groove 236, a second communication groove 237, a third communication groove 238, and a fourth communication groove 239.
  • the first recess 231 communicates with one end of the first communication groove 236.
  • the second recess 232 communicates with one end of the second communication groove 237.
  • the third recess 233 communicates with one end of the third communication groove 238.
  • the fourth recess 234 communicates with one end of the fourth communication groove 239.
  • the shapes of the first recess 231, the second recess 232, the third recess 233, and the fourth recess 234 are not particularly limited. In the present embodiment, the first recess 231, the second recess 232, the third recess 233, and the fourth recess 234 are all substantially cylindrical.
  • the diameters and depths of the first recess 231, the second recess 232, the third recess 233, and the fourth recess 234 are not particularly limited.
  • the first recess 231, the second recess 232, the third recess 233, and the fourth recess 234 have the same diameter and depth.
  • One end of the first communication groove 236 communicates with the first recess 231.
  • One end of the second communication groove 237 communicates with the second recess 232.
  • One end of the third communication groove 238 communicates with the third recess 233.
  • One end of the fourth communication groove 239 communicates with the fourth recess 234.
  • the other ends of the communication grooves 236, 237, 238, and 239 are opened on the side surface of the second substrate 230.
  • the other ends of the communication grooves 236, 237, 238, and 239 do not have to be open on the side surface of the second substrate 230.
  • each communication groove 236, 237, 238, 239 is formed with a through hole in the second substrate 230 that communicates with the other end of each communication groove 236, 237, 238, 239.
  • the openings of the first recess 231, the second recess 232, the third recess 233, the fourth recess 234, the first communication groove 236, the second communication groove 237, the third communication groove 238, and the fourth communication groove 239 are the second film.
  • the first pressure chamber 211, the second pressure chamber 212, the third pressure chamber 213, the fourth pressure chamber 214, the first communication path 216, the second communication path 217, the third communication path 218, and A fourth communication path 219 is configured.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the second film 250.
  • 10A is a plan view of the second film 250
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line II shown in FIG. 10A
  • FIG. 10C is a cross-sectional view taken along line JJ shown in FIG. 10A. is there.
  • the second film 250 is a transparent substantially rectangular resin film.
  • the second film 250 is attached to the surface of the first substrate 120 that faces the first film 130.
  • the second film 250 includes a plurality of substantially hemispherical diaphragm parts (a fifth diaphragm part 251, a sixth diaphragm part 252, a seventh diaphragm part 253, and an eighth diaphragm part 254) (displaceable region).
  • the fifth diaphragm portion 251 is disposed at a position corresponding to the first recess 231 of the second substrate 230.
  • the sixth diaphragm portion 252 is disposed at a position corresponding to the second recess 232 of the second substrate 230.
  • the seventh diaphragm portion 253 is disposed at a position corresponding to the third recess 233 of the second substrate 230.
  • the eighth diaphragm portion 254 is disposed at a position corresponding to the fourth recess 234 of the second substrate 230.
  • the type of resin constituting the second film 250 is not particularly limited.
  • the type of resin constituting the second film 250 can be selected as appropriate from the same resin as the first film 130.
  • the thickness of the second film 250 is not particularly limited as long as the second film 250 can function as a valve body (diaphragm), and is approximately the same as the first film 130.
  • the outer shape of the second film 250 is appropriately designed so that the required function is exhibited.
  • the size of the fifth diaphragm portion 251, the sixth diaphragm portion 252, the seventh diaphragm portion 253, and the eighth diaphragm portion 254 when viewed in plan is the size when the concave portions 231, 232, 233, and 234 are viewed in plan. Smaller than size.
  • the first chip 110 is manufactured by bonding the first film 130 to the first substrate 120 by thermocompression bonding. At this time, the diaphragm portions 131, 132, 133, and 134 of the bonded first film 130 are disposed so as to protrude from one surface of the first substrate 120 (see FIGS. 5A and 5B).
  • the second chip 210 is manufactured by bonding the second film 250 to the second substrate 230 by thermocompression bonding. At this time, the diaphragm portions 251, 252, 253, and 254 of the bonded second film 250 are arranged so as to enter the insides of the recesses 231, 232, 233, and 234 from one surface of the second substrate 230 ( (See FIG. 8B).
  • first chip 110 and the second chip 210 are laminated so that the partition walls 154, 155, 159 and the pressure chambers 211, 213, 214 face each other through the first film 130 and the second film 250.
  • each diaphragm part 131,132,133,134 of the 1st film 130 overlaps with each diaphragm part 251,252,253,254 of the 2nd film 250 (refer FIG. 3).
  • a gap is generated between the diaphragm portions 131, 132, 133, and 134 and the partition walls 154, 155, and 159, and the liquid flow path is formed. Open (valve open). In this way, the microchannel chip 100 is manufactured.
  • FIG. 11A, FIG. 11B, FIG. 11C, and FIG. 11D are enlarged views in the vicinity of the first flow path 152 for explaining a method of using the micro flow path chip 100.
  • FIG. 11 only the first flow path 152, the second flow path 153, the third flow path 157, and the first diaphragm portion 131 are shown.
  • the first chip 110 and the second chip 210 are separated from each other, and a liquid is caused to flow through the main channel 141 of the first chip 110.
  • a reagent such as a reagent or a liquid sample is provided to the reagent inlet 142.
  • the reagent flows from the reagent inlet 142 to the reagent outlet 143 through the main channel 141 due to capillary action or external pressure.
  • a liquid is caused to flow through the liquid channel of the first chip 110.
  • a liquid such as a liquid sample is provided to the liquid inlet 151.
  • the liquid flows through the first flow path 152 from the liquid introduction port 151 toward the second flow path 153 by capillary action or external pressure.
  • the liquid When the liquid is sent to the tip of the first flow path 152, the liquid advances in advance of the outer peripheral portion of the first flow path 152 where the capillary phenomenon is likely to work (see FIG. 11A). Then, before the central portion is filled with the liquid at the front end portion of the first flow path 152, the liquid further proceeds so that the liquid flows around the outer peripheral portion of the first flow path 152 where the capillary phenomenon easily works (FIG. 11B and FIG. 11). (See FIG. 11C).
  • the pressure in the fourth pressure chamber 214 is not increased, and a gap is created between the first film 130 (fourth diaphragm portion 134) and the third partition 159, and the discharge flow path is opened. (Valve open). Bubbles remaining in the first flow path 152 without being pushed toward the second flow path 153 are pushed out to the discharge flow path. After confirming that bubbles have been removed from the first flow path 152, when the pressure inside the fourth pressure chamber 214 is increased, the fourth diaphragm portion 134 protruding toward the fourth pressure chamber 214 is pushed. It is. As a result, the shape of the fourth diaphragm portion 134 changes, and the fourth diaphragm portion 134 is pushed out toward the third partition wall 159.
  • the timing of increasing the pressure inside the fourth pressure chamber 214 is after the bubbles are removed from the first flow path 152, the liquid filled in the first flow path 152 described later is discharged to the second flow path. It may be time to send to 153, or other timing.
  • the fourth diaphragm portion 134 pushed out from the fourth pressure chamber 214 comes into contact with the third partition wall 159 and the discharge flow path is closed (valve closed state).
  • the liquid can no longer travel through the discharge channel. Therefore, the liquid flow stops.
  • the first flow path 152 can be filled with the liquid without causing bubbles to remain in the first flow path 152.
  • the pressure in the fourth pressure chamber 214 disposed on the downstream side of the second flow path 153 is changed. Open. Thereby, the liquid in the first flow path 152 flows into the second flow path 153.
  • the liquid that has flowed up to the tip of the second flow path 153 travels ahead of the outer peripheral portion of the second flow path 153 where the capillary phenomenon is likely to work.
  • the liquid further proceeds so as to flow around the outer peripheral portion of the second flow path 153 where the capillary phenomenon easily works.
  • the pressure in the fourth pressure chamber 214 acting on the second flow path 153 is not increased, and there is a gap between the first film 130 (fourth diaphragm portion 134) and the third partition 159. It is formed (valve open state). Bubbles remaining in the second flow path 153 without being pushed out to the main flow path 141 are pushed out to the discharge flow path. After confirming that air bubbles have been removed from the second flow path 153, the pressure inside the fourth pressure chamber 214 is increased to close the gap between the fourth diaphragm 134 and the third partition 159 (valve Closed). The liquid can no longer travel through the discharge channel. Therefore, the liquid flow stops.
  • the second channel 153 can be filled with the liquid without causing bubbles to remain in the second channel 153. Therefore, the liquid can be filled in the first flow path 152 and the second flow path 153 without leaving bubbles. Further, when the pressure inside the fourth pressure chamber 214 on the second flow path 153 side is increased after the bubbles are removed from the second flow path 153, the second flow path 153 described later is filled. It may be when the liquid is sent to the main channel 141, or at other timing.
  • the liquid is filled in the first flow path 152 and the second flow path 153, the liquid is flowed from the second flow path 153 to the main flow path 141, and the liquid is supplied from the second flow path 153 to the main flow path 141. Stopping the flow can be performed at an arbitrary timing. For example, it is possible to react a reagent flowing in the main channel 141 with another reagent after reacting the reagent with a specific reagent for a certain time in the reagent inlet 142.
  • the microchannel chip 100 sends bubbles in the first channel 152 and the second channel 153 by sending the bubbles in the first channel 152 and the second channel 153 to the discharge channel. Without remaining in the first flow path 152 and the second flow path 153 can be reliably filled with liquid.
  • channel 127 may be chamfered (refer the area
  • the microchannel chip 300 according to the modification of the second embodiment is such that the first channel 152 communicates with two drain channels, and the discharge unit of the microchannel chip 100 according to the first embodiment. Different from 156. Therefore, the same components as those of the microchannel chip 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and different components of the microchannel chip 300 are mainly described.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the discharge unit 356 of the microchannel chip 300 according to the modification of the first embodiment.
  • 13A is a plan view of the vicinity of the discharge portion 356 in the microchannel chip 300
  • FIG. 13B is a partial cross-sectional view taken along the line KK shown in FIG. 13A
  • FIG. 13C is an L diagram shown in FIG. 13A.
  • the microchannel chip 300 includes a first chip 310 including a first substrate 320 and a first film 330, and a second substrate. 430 and a second chip 410 including a second film 450.
  • the first chip 310 has a main flow path part 140 and an addition part 350.
  • the addition unit 350 includes a liquid inlet 151, a first channel 152, a second channel 153, a plurality of partition walls 154 and 155, and a plurality of discharge units 356.
  • the discharge unit 356 includes a fifth channel 351, a sixth channel 352, and a fourth partition 353 in addition to the third channel 157, the fourth channel 158, and the third partition 159.
  • the discharge channel having the third channel 157, the fourth channel 158, the fifth channel 351, and the sixth channel 352 is a micro that opens and closes between the first channel 152 and the outside of the first channel 152. It is connected to a valve (valve).
  • the upstream end of the third flow path 157 communicates with the first flow path 152, and the downstream side is branched.
  • a third partition wall 159 is disposed on one downstream side of the branch.
  • the upstream end of the fifth flow path 351 passes through an axis parallel to the liquid flow direction in the first flow path 152 (see the line KK in FIG. 13A) and is perpendicular to the surface of the first substrate 320.
  • the third channel 157 is opened at a position symmetrical to the upstream end of the third channel 157.
  • the upstream end of the fifth channel 351 communicates with the first channel 152.
  • the downstream end of the fifth channel 351 communicates with the third channel 157.
  • the sixth channel 352 is disposed adjacent to the fifth channel 351 with the fourth partition 353 interposed therebetween.
  • the other end of the sixth flow path 352 opens to the side surface of the first substrate 320.
  • the other end of the sixth flow path 352 may be formed with a through hole communicating with the other end of the sixth flow path 352 in the first substrate 320 and opened to the outside through this through hole.
  • the first substrate 320 includes a main groove 121, through holes 122, 123, 126, grooves 124, 125, 127, 128, partitions 154, 155, 159, a fifth groove 354, a sixth groove 355, and a first groove 320. 4 partition walls 353 are provided.
  • the fifth channel 351 and the sixth channel 352 are configured by closing the openings of the fifth groove 354 and the sixth groove 355 with the first film 330 (see FIGS. 13B and 13C).
  • the first film 330 includes a substantially spherical crown-shaped ninth diaphragm portion 331 in addition to the diaphragm portions 131, 132, 133, and 134.
  • the ninth diaphragm portion 331 is disposed at a position corresponding to the fourth partition 353 of the first film 330.
  • the second chip 410 includes a second substrate 430 and a second film 450.
  • the second chip 410 includes a fifth pressure chamber 411 and a fifth communication passage 412 in addition to the pressure chambers 211, 212, 213, and 214 and the communication passages 216, 217, 218, and 219.
  • One end of the fifth communication passage 412 communicates with the fifth pressure chamber 411.
  • the other end of the fifth communication path 412 is open to the side surface of the second substrate 430.
  • the second substrate 430 has a fifth recess 413 and a fifth communication groove 414 in addition to the recesses 231, 232, 233, 234 and the communication grooves 236, 237, 238, 239.
  • the fifth recess 413 communicates with one end of the fifth communication groove 414.
  • the fifth communication passage 412 and the fifth pressure chamber 411 are configured by closing the opening of the fifth communication groove 414 and the opening of the fifth recess 413 with the second film 450 (see FIGS. 13B and 13C). .
  • the second film 450 includes a substantially spherical crown-shaped tenth diaphragm portion 451 in addition to the diaphragm portions 251, 252, 253, and 254.
  • the tenth diaphragm portion 451 is disposed at a position corresponding to the fourth partition wall 353.
  • the size of the tenth diaphragm portion 451 when viewed in plan is smaller than the size when the fifth recess 413 is viewed in plan.
  • the second film 450 is separated from the fourth partition 353 in a state where the second film 450 is attached to the second substrate 430.
  • FIG. 14A, 14B, 14C, and 14D are enlarged views in the vicinity of the first flow path 152 for explaining a method of using the micro flow path chip 300.
  • FIG. 14 only the first flow path 152, the second flow path 153, the third flow path 157, the first diaphragm portion 131, and the fifth flow path 351 are shown.
  • the pressure in the fourth pressure chamber 214 is increased and the first film 330 (fourth diaphragm portion 134) is pressed against the third partition wall 159 (valve closed state).
  • the pressure in the fifth pressure chamber 411 is not increased, and a gap is formed between the first film 330 (the ninth diaphragm portion 331) and the fourth partition 353 (valve open state). . Thereby, bubbles can be removed from both the third channel 157 and the fifth channel 351.
  • the pressure in the fifth pressure chamber 411 is increased, and the first film 330 (the ninth diaphragm portion 331) is pressed against the fourth partition 353 (the valve is closed).
  • the pressure in the fourth pressure chamber 214 without increasing the pressure in the fourth pressure chamber 214, a gap is formed between the first film 330 (the ninth diaphragm portion 331) and the fourth partition wall 353 (the valve is open) to remove bubbles. May be.
  • the microchannel chip 500 according to the second embodiment is different from the discharge unit 156 according to the first embodiment in that it has a discharge hole 557 instead of the discharge channel. Therefore, the same components as those of the microchannel chip 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and different components of the microchannel chip 500 will be mainly described.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of the discharge unit 556 of the microchannel chip 500 according to the second embodiment.
  • 15A is a plan view of the vicinity of the first flow path 152
  • FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line OO shown in FIG. 15A.
  • a microchannel chip 500 includes a first chip 510 including a first substrate 520 and a first film 530, and a second chip including a second substrate 630 and a second film 650. 2 chips 610.
  • the first chip 510 includes a first substrate 520, a first film 530, a main flow path part 140, and a discharge part 556.
  • the discharge unit 556 removes bubbles from the first channel 152 and the second channel 153.
  • the number of discharge parts 556 is not particularly limited.
  • the discharge unit 556 is connected to the downstream end of the first flow path 152 and the downstream end of the second flow path 153.
  • the discharge part 556 connected to the downstream end part of the 1st flow path 152 and the discharge part 556 connected to the downstream end part of the 2nd flow path 153 are the same structures. Accordingly, the discharge unit 556 connected to the downstream end of the first flow path 152 will be described.
  • the discharge part 556 has a discharge hole 557 and an opening / closing jig.
  • the shape of the discharge hole 557 is not particularly limited.
  • the shape of the discharge hole 557 may be a cylindrical shape or a prismatic shape.
  • the shape of the discharge hole 557 is a cylindrical shape.
  • One opening of the discharge hole 557 is disposed on the bottom surface of the first groove 124, and the other opening is disposed on the side surface or the back surface of the first substrate 520.
  • one opening of the discharge hole 557 is disposed between the center of the first diaphragm 131 and the first partition 154 in the liquid flow direction in the first flow path 152.
  • the position of the discharge hole 557 in the width direction of the first flow path 152 is not particularly limited.
  • the position of the discharge hole 557 in the width direction of the first flow path 152 may be the central portion of the bottom surface of the first groove, or may be the region on the side surface side (end portion) of the first groove 124.
  • the discharge hole 557 is arranged in a region on the side surface side of the bottom surface of the first groove 124 with respect to the center of the first groove 124.
  • the cross-sectional area and cross-sectional shape of the discharge hole 557 are not particularly limited as long as the bubbles can move.
  • the opening / closing jig opens and closes the discharge hole 557 opened on the side surface or bottom surface of the second substrate 630.
  • the opening / closing jig is disposed on the surface (back surface) side facing the surface on which the first chip 510 is disposed.
  • FIG. 16A, FIG. 16B, FIG. 16C, and FIG. 16D are plan views in the vicinity of the first flow path 152 for explaining a usage mode of the micro flow path chip 500.
  • FIG. 16 only the first flow path 152, the second flow path 153, the first diaphragm portion 131, and the discharge hole 557 are shown.
  • the opening / closing jig opens the opening of the discharge hole 557. Bubbles remaining in the first flow path 152 without being pushed out toward the second flow path 153 are pushed out through the discharge hole 557. After confirming that bubbles are removed from the first flow path 152, the opening formed on the bottom surface of the first substrate 520 is closed with an opening / closing jig. Therefore, the inside of the first channel 152 can be filled with the liquid.
  • a liquid channel may be opened due to a gap between the diaphragm portion and the partition wall.
  • the second film is formed in a planar shape. Then, when the fluid flows out from the pressure chamber (concave portion) and the inside of the concave portion becomes negative pressure, the second film covering the concave portion is drawn into the concave portion, and the diaphragm portion is curved toward the concave portion, so that the first A gap is formed between the film and the partition wall to open the liquid flow path. Also, by releasing the pressure in the recess, the shape of the diaphragm portion that has been drawn into the recess returns to its original shape, and the diaphragm and the partition come into contact with each other to close the liquid flow path.
  • the fourth diaphragm portion 134 and the third partition wall 159 come into contact with the tenth diaphragm portion 451 and the fourth partition wall 353, and the discharge flow path (valve) is closed. It may be done.
  • the second film is formed in a planar shape.
  • the fluid handling device of the present invention is useful as a microchannel chip used in, for example, the scientific field and the medical field.

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Abstract

　本発明の液体取扱装置は、第１基板、第１フィルム、第１流路、第２流路および隔壁を含む第１チップを有する。第１フィルムのダイヤフラム部は、第１流路、第２流路および隔壁上にあり、その中心は、第１流路上に配置されている。第１チップは、第１流路での液体の流れる方向において、ダイヤフラム部の中心と隔壁との間の第１流路に開口し、第１流路内および第１流路外を連通する排出孔または排出流路を有する。

Description

液体取扱装置
　本発明は、液体試料の分析や処理などに用いられる液体取扱装置に関する。
　近年、タンパク質や核酸などの微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、マイクロ流路チップが使用されている。マイクロ流路チップは、試薬および試料の量が少なくてよいという利点を有しており、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途での使用が期待されている。
　マイクロ流路チップを用いた処理を自動化するために、マイクロ流路チップ内にマイクロバルブを設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　図１は、特許文献１に記載のマイクロバルブ１０の構成を示す図である。図１Ａは、特許文献１に記載のマイクロバルブ１０の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるａ－ａ線の断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、特許文献１には、平板である基板２０と、基板２０に積層された第１層３０と、第１層３０に積層された第２層４０とを有するマイクロバルブ１０が記載されている。第１層３０は、第１の溝３１と、第１の溝３１に連通した第１のバルブ溝３２と、第２の溝３３と、第２の溝３３に連通した第２のバルブ溝３４と、第１のバルブ溝３２および第２のバルブ溝３４の間に配置された弁３５とを有する。第１の溝３１、第１のバルブ溝３２、第２のバルブ溝３４および第２の溝３３は、第１層３０が基板２０に積層されることにより、それぞれ、第１の流路３６、第１のバルブ室３７、第２のバルブ室３８および第２の流路３９を構成する。第２層４０は、第１層３０と対向した面に、平面視形状が第１のバルブ室３７および第２のバルブ室３８の外形より大きい凹部４１を有する。凹部４１は、第２層４０が第１層３０に積層されることにより、圧力室４２を構成する。
　特許文献１に記載のマイクロバルブ１０では、圧力室４２内の圧力を高めることによって、第１層３０が基板２０に向けて押し出され、弁３５が基板２０に接触して、第１のバルブ室３７から第２のバルブ室３８への流体の流れが止まる。一方、圧力室４２内の圧力を開放することによって第１層３０が凹部４１内に引き込まれるとともに、第１層３０が凹部４１に向かって湾曲して、基板２０と弁３５との間に隙間が生じて、第１のバルブ室３７から第２のバルブ室３８に向かって流体が流れる。
　特許文献１に記載の流路に流す流体として液体を使用する場合、弁３５を開いた状態で第１の流路３６側から流路に液体を送る。液体は、毛管現象または外部からの圧力により、第１の流路３６から弁３５と基板２０との隙間を通って第２の流路３９まで流れる。そして、必要に応じて前述したように、弁３５を開閉する。
特開２００５－３３７４１５号公報
　図１Ｃは、図１Ａに示されるｂ－ｂ線の断面図である。図１Ａおよび図１Ｃに示されるように、第１のバルブ室３７の外周部分における第１層３０と基板２０との間隔は、第１のバルブ室３７の中央部分における第１層３０と基板２０との間隔より短い。よって、第１の流路３６側から流路に液体を送ると、毛細管現象が働きやすい第１のバルブ室３７の外周部分が先行して、第１のバルブ室３７内に液体が満たされていく。そして、第１のバルブ室３７の中央部分が液体で満たされる前に、毛細管現象が働きやすい第１のバルブ室３７の外周部分を伝って液体が回り込むようにさらに進行する。その結果、第１のバルブ室３７内に気泡が残ってしまうという問題があった。
　本発明の目的は、液体流路内に気泡を残留させずに、液体流路内を液体で満たすことができる流体取扱装置を提供することである。
　本発明の流体取扱装置は、液体の流れの上流側に位置する第１溝と、液体の流れの下流側に位置する第２溝と、前記第１溝および前記第２溝の間に配置された隔壁とを一方の面に有する第１基板と、前記隔壁と、前記第１溝の前記隔壁側の一方の端部と、前記第２溝の前記隔壁側の一方の端部とを覆い、前記第１溝上にその中心が位置する平面視円形のダイヤフラム部を含み、前記ダイヤフラム部を除いて、前記第１基板の前記一方の面に貼り付けられた第１フィルムと、を有し、前記第１溝、前記隔壁および前記第１フィルムにより構成された、前記第１溝側の第１流路と、前記第２溝、前記隔壁および前記第１フィルムにより構成された、前記第２溝側の第２流路とを有する液体流路と、前記第１流路での液体の流れる方向において、前記ダイヤフラム部の中心と前記隔壁との間の前記第１流路に開口し、前記第１流路内および前記第１流路外を連通する排出孔または排出流路と、が形成された第１チップを有する。
　本発明によれば、液体流路内に気泡を残留させずに、液体流路内を液体で満たすことができる流体取扱装置を提供することができる。
図１Ａ～Ｃは、特許文献１に記載のマイクロバルブの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る流体取扱装置の構成を示す図である。 図３Ａ～Ｃは、流体取扱装置の断面図である。 図４Ａ、Ｂは、第１チップの構成を示す図である。 図５Ａ～Ｃは、第１チップの断面図および要部の拡大図である。 図６は、第１基板の底面図である。 図７Ａ～Ｃは、第１フィルムの構成を示す図である。 図８Ａ、Ｂは、第２チップの構成を示す図である。 図９は、第２基板の平面図である。 図１０Ａ～Ｃは、第２フィルムの構成を示す図である。 図１１Ａ～Ｄは、流体取扱装置の使用方法を説明するための図である。 図１２Ａ～Ｅは、他の流体取扱装置の使用方法を説明するための図である。 図１３Ａ～Ｃは、実施の形態１の変形例に係る流体取扱装置の構成を示す図である。 図１４Ａ～Ｄは、実施の形態１の変形例に係る流体取扱装置の使用方法を説明するための図である。 図１５Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る流体取扱装置の構成を示す図である。 図１６Ａ～Ｄは、実施の形態２に係る流体取扱装置の使用方法を説明するための図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の液体取扱装置の代表例として、マイクロ流路チップについて説明する。
　［実施の形態１］
　（マイクロ流路チップの構成）
　図２および図３は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００の構成を示す図である。図２は、マイクロ流路チップ１００の平面図である。図３Ａは、図２に示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図３Ｂは、図２に示されるＢ－Ｂ線の断面図であり、図３Ｃは、図２に示されるＣ－Ｃ線の断面図である。
　図２、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されるように、マイクロ流路チップ１００は、主流路部１４０および添加部１５０を含む第１チップ１１０と、これに積層される第２チップ２１０とを有する。第１チップ１１０は、隔壁１５４、１５５、１５９を含む第１基板１２０および第１フィルム１３０を含み、第２チップ２１０は、凹部２３１、２３３、２３４を含む第２基板２３０および第２フィルム２５０を含む。第１チップ１１０および第２チップ２１０は、使用時には、第１フィルム１３０および第２フィルム２５０を内側にして積層される（図３参照）。このとき、第１フィルム１３０の表面は、第２フィルム２５０の表面に密着している。さらに、隔壁１５４、１５５、１５９および凹部２３１、２３３、２３４は、それぞれ、第１フィルム１３０および第２フィルム２５０を介して向かい合うように配置される（図３参照）。
　第１チップ１１０は、試薬や液体試料などの流体を流すためのチップである。第１フィルム１３０の隔壁１５４、１５５、１５９に対応する部分には、撓み変位が可能な領域が形成されている。この撓み変位が可能な領域は、第１チップ１１０における流体の流れを制御するマイクロバルブのダイヤフラム部１３１、１３３、１３４（弁体）として機能する。一方、第２チップ２１０は、マイクロバルブのアクチュエータとして機能する。
　（第１チップ）
　図４および図５は、第１チップ１１０の構成を示す図である。図４Ａは、第１チップ１１０の平面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示されるＤ－Ｄ線の断面図である。図５Ａは、図４Ａに示されるＥ－Ｅ線の断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの破線で囲まれた領域の拡大図であり、図５Ｃは、図５Ａの破線で囲まれた領域を含む平面図であり、積層される第１基板１２０および第１フィルム１３０の全ての構成を実線で示している。
　第１チップ１１０は、液体を流すためのチップである。第１チップ１１０は、第１基板１２０および第１フィルム１３０から構成されている。第１チップ１１０は、主流路部１４０および添加部１５０を有する。
　主流路部１４０は、試薬や液体試料（以下、「試薬」ともいう）を流すための流路である。主流路部１４０は、主流路１４１、試薬導入口１４２および試薬取出口１４３を有する。
　主流路１４１の一端は、試薬を導入する試薬導入口１４２に連通している。また、主流路１４１の他端は、試薬を取り出す試薬取出口１４３に連通している。主流路１４１の断面積および断面形状は、特に限定されない。たとえば、主流路１４１は、毛管現象により流体が移動可能な流路である。この場合、主流路１４１の断面形状は、例えば一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形である。なお、本明細書において、「流路の断面」とは、液体（流体）が流れる方向に直交する流路の断面を意味する。また、第１チップ１１０における主流路１４１、試薬導入口１４２および試薬取出口１４３の配置も特に限定されない。試薬導入口１４２から導入された試薬は、主流路１４１を通り、試薬取出口１４３まで流れる。
　添加部１５０は、主流路１４１に流れる試薬に対して、必要に応じて、試験薬液などを添加する。添加部１５０の数および配置は、特に限定されない。本実施の形態では、添加部１５０は、主流路１４１の上流側および下流側に１つずつ（合計２つ）配置されている（図４Ａ参照）。主流路１４１の上流側に配置された添加部１５０と、主流路１４１の下流側に配置された添加部１５０とは、同じ構成である。そこで、主流路１４１の上流側に配置された添加部１５０について説明する。
　添加部１５０は、液体導入口１５１、第１流路１５２、第２流路１５３、複数の隔壁１５４、１５５および複数の排出部１５６を有する。
　第１流路１５２および第２流路１５３は、液体流路を構成する。第１流路１５２および第２流路１５３の間には第１隔壁１５４が配置されており、第２流路１５３および主流路１４１の間には、第２隔壁１５５が配置されている。第１流路１５２の一端は、液体導入口１５１に連通している。また、第１流路１５２の他端には、第１隔壁１５４が配置されている。第２流路１５３の一端には、第１隔壁１５４が配置されている。また、第２流路１５３の他端には、第２隔壁１５５が配置されている。第１隔壁１５４および第１フィルム１３０は、マイクロバルブの開放時には第１流路１５２と第２流路１５３とを連通する。また、第２隔壁１５５および第１フィルム１３０は、マイクロバルブの開放時には第２流路１５３と主流路１４１とを連通する。液体導入口１５１から導入された液体は、液体流路（第１流路１５２および第２流路１５３）を通り、主流路１４１に流れる試薬に添加される。
　第１流路１５２および第２流路１５３の断面積および断面形状は、特に限定されない。たとえば、第１流路１５２および第２流路１５３は、毛管現象により流体が移動可能な流路である。この場合、第１流路１５２および第２流路１５３の断面形状は、例えば一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形である。また、第１流路１５２および第２流路１５３の断面積および断面形状は、それぞれ同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。なお、本実施の形態では、第１流路１５２の下流端部と、第２流路１５３の中流部と、第２流路１５３の下流端部は、断面積が大きく形成されており、流れてきた液体を溜められるようになっている。
　第１隔壁１５４および第２隔壁１５５は、マイクロバルブの弁座として機能する。第１隔壁１５４は、第１流路１５２および第２流路１５３の間に配置されている。また、第２隔壁１５５は、第２流路１５３および主流路１４１の間に配置されている、第１隔壁１５４および第２隔壁１５５の平面視形状および大きさは、マイクロバルブの弁座として機能することができれば、特に限定されない。本実施の形態では、第１隔壁１５４および第２隔壁１５５の流路の断面方向の大きさは、第１流路１５２の下流端部および第２流路１５３の下流端部の断面形状とそれぞれ同じである。
　排出部１５６は、第１流路１５２および第２流路１５３から気泡を除去する。本実施の形態に係るマイクロ流路チップ１００は、排出部１５６により第１流路１５２および第２流路１５３から気泡を取り除くことを特徴の一つとする。排出部１５６の数は、特に限定されない。本実施の形態では、排出部１５６は、第１流路１５２の下流端部と、第２流路１５３の下流端部とにそれぞれ接続されている（図４Ａ参照）。なお、第１流路１５２の下流端部に接続された排出部１５６と、第２流路１５３の下流端部に接続された排出部１５６は、同じ構成である。そこで、第１流路１５２の下流端部に接続された排出部１５６について説明する。
　排出部１５６は、第３流路１５７、第４流路１５８および第３隔壁１５９を有する。
　第３流路１５７および第４流路１５８は、排出流路を構成する。第３流路１５７および第４流路１５８の間には第３隔壁１５９が配置されている。第３流路１５７の一端は、第１流路１５２の下流端に連通している。また、第３流路１５７の他端には、第３隔壁１５９が配置されている。第４流路１５８の一端には、第３隔壁１５９が配置されている。また、第４流路１５８の他端は、第１基板１２０の側面（外部）に開口している。第３隔壁１５９および第１フィルム１３０は、マイクロバルブの開放時には第３流路１５７と第４流路１５８とを連通する。液体流路を液体で満たす場合、第１流路１５２内の気泡は、液体の流動端に押されて排出流路（第３流路１５７）よりに排出される。
　図５Ｂおよび図５Ｃに示されるように、第３流路１５７の上流端は、第１流路１５２での液体の流れる方向Ｘ（図５Ｃの矢印参照）において、第１ダイヤフラム部１３１の中心Ｏと第１隔壁１５４との間の第１流路１５２に開口している。また、第３流路１５７および第４流路１５８は、第１基板１２０の第１フィルム１３０側の面に形成されている。
　第３流路１５７および第４流路１５８の断面積および断面形状は、特に限定されない。たとえば、第３流路１５７および第４流路１５８は、毛管現象により流体が移動可能な流路である。この場合、第３流路１５７および第４流路１５８の断面形状は、例えば一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形である。なお、本実施の形態では、第３流路１５７の下流端部は、断面積が大きく形成されており、流れてきた液体を溜められるようになっている。
　図６は、第１基板１２０の底面図である。図６に示されるように、第１基板１２０は、透明な略矩形の樹脂基板である。第１基板１２０の厚さは、特に限定されない。第１基板１２０の厚さは、例えば１～１０ｍｍの範囲内である。また、第１基板１２０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、公知の樹脂から適宜選択されうる。第１基板１２０を構成する樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂、エラストマーなどが含まれる。
　第１基板１２０は、主溝１２１、第１貫通孔１２２、第２貫通孔１２３、第１溝１２４、第２溝１２５、第１隔壁１５４、第２隔壁１５５、第３貫通孔１２６、第３溝１２７、第４溝１２８および第３隔壁１５９を有する。
　主溝１２１の一端は、第１貫通孔１２２に連通している。また、主溝１２１の他端は、第２貫通孔１２３に連通している。第１貫通孔１２２の一方の開口部と、主溝１２１の開口部と、第２貫通孔１２３の一方の開口部とが第１フィルム１３０で塞がれることによって、試薬導入口１４２、主流路１４１および試薬取出口１４３が形成される（図４および図５参照）。
　第１溝１２４の一端は、第３貫通孔１２６に連通している。また、第１溝１２４の他端には、第１隔壁１５４が配置されている。第２溝１２５の一端には、第１隔壁１５４が配置されている。また、第２溝１２５の他端には、第２隔壁１５５が配置されている。第３貫通孔１２６の一方の開口部と、第１溝１２４の開口部と、第２溝１２５の開口部とが第１フィルム１３０で塞がれることによって、液体導入口１５１、第１流路１５２および第２流路１５３（液体流路）が構成される（図４および図５参照）。
　第３溝１２７の一端は、第１溝１２４に連通している。また、第３溝１２７の他端には、第３隔壁１５９が配置されている。第４溝１２８の一端には、第３隔壁１５９が配置されている。また、第４溝１２８の他端は、第１基板１２０の側壁に開口している。第３溝１２７の開口部および第４溝１２８の開口部が第１フィルム１３０で塞がれることによって第３流路１５７および第４流路１５８（排出流路）が構成される（図４および図５参照）。
　図７は、第１フィルム１３０の構成を示す図である。図７Ａは、第１フィルム１３０の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示されるＦ－Ｆ線の断面図であり、図７Ｃは、図７Ａに示されるＧ－Ｇ線の断面図である。
　第１フィルム１３０は、透明な略矩形の樹脂フィルムである。第１フィルム１３０は、第１基板１２０の第２チップ２１０と対向する面に貼り付けられている。第１フィルム１３０は、略球冠形状の複数のダイヤフラム部（第１ダイヤフラム部１３１、第２ダイヤフラム部１３２、第３ダイヤフラム部１３３、第４ダイヤフラム部１３４）（変位可能領域）を含む。各ダイヤフラム部１３１、１３２、１３３、１３４は、添加部１５０に対応する位置にそれぞれ配置されている。具体的には、第１ダイヤフラム部１３１は、第１フィルム１３０の第１隔壁１５４に対応する位置に配置されている。第２ダイヤフラム部１３２は、第１フィルム１３０の第１隔壁１５４および第２隔壁１５５との間に対応する位置に配置されている。第３ダイヤフラム部１３３は、第１フィルム１３０の第２隔壁１５５に対応する位置に配置されている。第４ダイヤフラム部１３４は、第１フィルム１３０の第３隔壁１５９に対応する位置に配置されている。第１フィルム１３０は、ダイヤフラム構造のマイクロバルブの弁体（ダイヤフラム）として機能する。第１フィルム１３０（第１ダイヤフラム部１３１、第３ダイヤフラム部１３３および第４ダイヤフラム部１３４）は、第１基板１２０に貼り付けられた状態では、第１隔壁１５４、第２隔壁１５５および第３隔壁１５９と離れている。
　第１フィルム１３０を構成する樹脂の種類は、第１フィルム１３０が弁体（ダイヤフラム）として機能できれば特に限定されず、公知の樹脂から適宜選択されうる。第１フィルム１３０を構成する樹脂の例は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シリコーン樹脂などが含まれる。
　第１フィルム１３０の厚さは、第１フィルム１３０が弁体（ダイヤフラム）として機能することができれば特に限定されず、樹脂の種類（剛性）に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、第１フィルム１３０の厚さは、２０μｍ程度である。また、各ダイヤフラム部１３１、１３３、１３４は、第１隔壁１５４、第２隔壁１５５および第３隔壁１５９を覆い、かつ第１チップ１１０と第２チップ２１０を積層したときに第１凹部２３１、第３凹部２３３および第４凹部２３４のそれぞれに収容される大きさを有する。また、第１フィルム１３０の外形形状は、要求される機能が発揮されるように適宜設計される。
　（第２チップ）
　図８は、第２チップ２１０の構成を示す図である。図８Ａは、第２チップ２１０の平面図であり、図８Ｂは、図８Ａに示されるＨ－Ｈ線の断面図である。
　図８Ａおよび図８Ｂに示されるように第２チップ２１０は、第２基板２３０および第２フィルム２５０から構成されている。第２チップ２１０は、複数の圧力室（第１圧力室２１１、第２圧力室２１２、第３圧力室２１３および第４圧力室２１４）および複数の連通路（第１連通路２１６、第２連通路２１７、第３連通路２１８および第４連通路２１９）を有する。第２フィルム２５０は、第２基板２３０の一方の面に貼り付けられている。
　第１圧力室２１１は、第１連通路２１６を介して第２基板２３０の外部に連通している。第１圧力室２１１は、第２フィルム２５０の第５ダイヤフラム部２５１を収容可能な大きさを有する。第２圧力室２１２は、第２連通路２１７を介して第２基板２３０の外部に連通している。第２圧力室２１２は、第２フィルム２５０の第６ダイヤフラム部２５２を収容可能な大きさを有する。第３圧力室２１３は、第３連通路２１８を介して第２基板２３０の外部に連通している。第３圧力室２１３は、第２フィルム２５０の第７ダイヤフラム部２５３を収容可能な大きさを有する。第４圧力室２１４は、第４連通路２１９を介して第２基板２３０の外部に連通している。第４圧力室２１４は、第２フィルム２５０の第８ダイヤフラム部２５４を収容可能な大きさを有する。
　第１圧力室２１１、第２圧力室２１２、第３圧力室２１３および第４圧力室２１４の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１圧力室２１１、第２圧力室２１２、第３圧力室２１３および第４圧力室２１４の形状は、略円柱状である。また、第１圧力室２１１、第２圧力室２１２、第３圧力室２１３および第４圧力室２１４の直径および深さも特に限定されず、適宜設定することができる。本実施の形態では、第１圧力室２１１、第２圧力室２１２、第３圧力室２１３および第４圧力室２１４の直径および深さは、全て同じである。
　第１連通路２１６の一端は、第１圧力室２１１に連通している。第２連通路２１７の一端は、第２圧力室２１２に連通している。第３連通路２１８の一端は、第３圧力室２１３に連通している。第４連通路２１９の一端は、第４圧力室２１４に連通している。また、各連通路２１６、２１７、２１８、２１９のそれぞれの他端は、第２基板２３０の側面に開口している。各連通路２１６、２１７、２１８、２１９のそれぞれの他端は、第２基板２３０の側面に開口していなくてもよい。たとえば、各連通路２１６、２１７、２１８、２１９のそれぞれの他端は、各連通路２１６、２１７、２１８、２１９のそれぞれの他端に連通する貫通孔を第２基板２３０にそれぞれ形成し、この貫通孔を介して第２基板２３０の他方の面（第２フィルム２５０の貼付面を一方の面とする）に開口していてもよい。
　第１連通路２１６、第２連通路２１７、第３連通路２１８および第４連通路２１９の断面積および断面形状は、特に限定されない。たとえば、第１連通路２１６、第２連通路２１７、第３連通路２１８および第４連通路２１９は、流体が移動可能な流路である。この場合、第１連通路２１６、第２連通路２１７、第３連通路２１８および第４連通路２１９の断面形状は、例えば一辺の長さ（幅および深さ）が数十μｍ程度の略矩形である。また、第１連通路２１６、第２連通路２１７、第３連通路２１８および第４連通路２１９の断面積および断面形状は、それぞれ同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。本実施の形態では、第１連通路２１６、第２連通路２１７、第３連通路２１８および第４連通路２１９の断面積および断面形状は、それぞれ同じである。
　図９は、第２基板２３０の平面図である。図９に示されるように、第２基板２３０は、透明な略矩形の樹脂基板である。第２基板２３０の大きさは、特に限定されない。本実施の形態では、第２基板２３０の大きさは、第１基板１２０と同じ大きさである。第２基板２３０の厚さは、特に限定されない。第２基板２３０の厚さは、例えば１～１０ｍｍの範囲内である。また、第２基板２３０を構成する樹脂の種類は、特に限定されず、第１基板１２０を構成する樹脂を使用することができる。
　第２基板２３０は、第１凹部２３１、第２凹部２３２、第３凹部２３３、第４凹部２３４、第１連通溝２３６、第２連通溝２３７、第３連通溝２３８および第４連通溝２３９を有する。
　第１凹部２３１は、第１連通溝２３６の一端と連通している。第２凹部２３２は、第２連通溝２３７の一端と連通している。第３凹部２３３は、第３連通溝２３８の一端と連通している。第４凹部２３４は、第４連通溝２３９の一端と連通している。第１凹部２３１、第２凹部２３２、第３凹部２３３および第４凹部２３４の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１凹部２３１、第２凹部２３２、第３凹部２３３および第４凹部２３４の形状は、いずれも略円柱形状である。また、第１凹部２３１、第２凹部２３２、第３凹部２３３および第４凹部２３４の直径および深さも特に限定されない。本実施の形態では、第１凹部２３１、第２凹部２３２、第３凹部２３３および第４凹部２３４の直径および深さは、全て同じである。
　第１連通溝２３６の一端は、第１凹部２３１に連通している。第２連通溝２３７の一端は、第２凹部２３２に連通している。第３連通溝２３８の一端は、第３凹部２３３に連通している。第４連通溝２３９の一端は、第４凹部２３４に連通している。また、各連通溝２３６、２３７、２３８、２３９のそれぞれの他端は、第２基板２３０の側面に開口している。各連通溝２３６、２３７、２３８、２３９のそれぞれの他端は、第２基板２３０の側面に開口していなくてもよい。たとえば、各連通溝２３６、２３７、２３８、２３９のそれぞれの他端は、各連通溝２３６、２３７、２３８、２３９のそれぞれの他端に連通する貫通孔を第２基板２３０にそれぞれ形成し、この貫通孔を介して第２基板２３０の他方の面（第２フィルム２５０の貼付面を一方の面とする）に開口していてもよい。第１凹部２３１、第２凹部２３２、第３凹部２３３、第４凹部２３４、第１連通溝２３６、第２連通溝２３７、第３連通溝２３８および第４連通溝２３９の開口部が第２フィルム２５０で塞がれることによって、第１圧力室２１１、第２圧力室２１２、第３圧力室２１３、第４圧力室２１４、第１連通路２１６、第２連通路２１７、第３連通路２１８および第４連通路２１９が構成される。
　図１０は、第２フィルム２５０の構成を示す図である。図１０Ａは、第２フィルム２５０の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示されるＩ－Ｉ線の断面図であり、図１０Ｃは、図１０Ａに示されるＪ－Ｊ線の断面図である。
　第２フィルム２５０は、透明な略矩形の樹脂フィルムである。第２フィルム２５０は、第１基板１２０の第１フィルム１３０と対向する面に貼り付けられている。第２フィルム２５０は、略半球形状の複数のダイヤフラム部（第５ダイヤフラム部２５１、第６ダイヤフラム部２５２、第７ダイヤフラム部２５３、第８ダイヤフラム部２５４）（変位可能領域）を含む。第５ダイヤフラム部２５１は、第２基板２３０の第１凹部２３１に対応する位置に配置されている。第６ダイヤフラム部２５２は、第２基板２３０の第２凹部２３２に対応する位置に配置されている。第７ダイヤフラム部２５３は、第２基板２３０の第３凹部２３３に対応する位置に配置されている。第８ダイヤフラム部２５４は第２基板２３０の第４凹部２３４に対応する位置に配置されている。第２フィルム２５０（第５ダイヤフラム部２５１、第６ダイヤフラム部２５２、第７ダイヤフラム部２５３および第８ダイヤフラム部２５４）は、第２基板２３０に貼り付けられた状態では、各凹部２３１、２３２、２３３、２３４内に入り込んでいる。
　第２フィルム２５０を構成する樹脂の種類は、特に限定されない。たとえば、第２フィルム２５０を構成する樹脂の種類は、第１フィルム１３０と同じ樹脂から適宜選択されうる。第２フィルム２５０の厚さは、第２フィルム２５０が弁体（ダイヤフラム）として機能することができれば特に限定されず、第１フィルム１３０と同程度である。また、第２フィルム２５０の外形形状は、要求される機能が発揮されるように適宜設計される。また、第５ダイヤフラム部２５１、第６ダイヤフラム部２５２、第７ダイヤフラム部２５３、第８ダイヤフラム部２５４を平面視したときの大きさは、各凹部２３１、２３２、２３３、２３４を平面視したときの大きさより小さい。
　（マイクロ流路チップの作製方法）
　例えば、第１チップ１１０は、第１基板１２０に第１フィルム１３０を熱圧着によって接合することによって作製される。このとき、接合された第１フィルム１３０のダイヤフラム部１３１、１３２、１３３、１３４は、第１基板１２０の一方の表面から突出して配置される（図５Ａおよび図５Ｂ参照）。
　また、例えば、第２チップ２１０は、第２基板２３０に第２フィルム２５０を熱圧着によって接合することによって作製される。このとき、接合された第２フィルム２５０のダイヤフラム部２５１、２５２、２５３、２５４は、第２基板２３０の一方の表面から各凹部２３１、２３２、２３３、２３４の内部に入り込むように配置される（図８Ｂ参照）。
　最後に、第１チップ１１０および第２チップ２１０は、第１フィルム１３０および第２フィルム２５０を介して各隔壁１５４、１５５、１５９と圧力室２１１、２１３、２１４とが向かい合うように積層される。このとき、第１フィルム１３０の各ダイヤフラム部１３１、１３２、１３３、１３４は、第２フィルム２５０の各ダイヤフラム部２５１、２５２、２５３、２５４と重なる（図３参照）。このように、第１チップ１１０および第２チップ２１０が積層された状態では、各ダイヤフラム部１３１、１３２、１３３、１３４および各隔壁１５４、１５５、１５９、の間に隙間が生じて液体流路が開かれている（バルブ開放状態）。こうしてマイクロ流路チップ１００が作製される。
　（マイクロ流路チップの使用方法）
　次に、マイクロ流路チップ１００の使用方法について説明する。図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃおよび図１１Ｄは、マイクロ流路チップ１００の使用方法を説明するための第１流路１５２近傍の拡大図である。なお、図１１では、第１流路１５２、第２流路１５３、第３流路１５７および第１ダイヤフラム部１３１のみ示している。
　まず、第１チップ１１０と、第２チップ２１０とを離して、第１チップ１１０の主流路１４１に液体を流す。例えば、試薬や液体試料などの試薬を試薬導入口１４２に提供する。試薬は、毛細管現象または外部からの圧力により、試薬導入口１４２から、主流路１４１を通って、試薬取出口１４３まで流れる。
　また、第１チップ１１０の液体流路に液体を流す。例えば、液体試料などの液体を液体導入口１５１に提供する。液体は、毛細管現象または外部の圧力により、液体導入口１５１から第２流路１５３に向かって第１流路１５２を流れる。
　第１流路１５２の先端部まで液体を送ると、毛細管現象が働きやすい第１流路１５２の外周部分が先行して、液体が進行する（図１１Ａ参照）。そして、第１流路１５２の先端部において、中央部分が液体で満たされる前に、毛細管現象が働きやすい第１流路１５２の外周部分を伝って液体が回り込むようにさらに進行する（図１１Ｂおよび図１１Ｃ参照）。
　このとき、第４圧力室２１４内の圧力は高められておらず、第１フィルム１３０（第４ダイヤフラム部１３４）と第３隔壁１５９との間には、隙間が生じて排出流路が開かれている（バルブ開放状態）。第２流路１５３側に押し出されることなく、第１流路１５２内に留まった気泡は、排出流路に押し出される。第１流路１５２内から気泡が除去されたのを確認した後、第４圧力室２１４の内部の圧力を高めると、第４圧力室２１４内に向けて突き出している第４ダイヤフラム部１３４が押される。その結果、第４ダイヤフラム部１３４の形状が変化し、第４ダイヤフラム部１３４は、第３隔壁１５９に向けて押し出される。また、第４圧力室２１４の内部の圧力を高めるタイミングは、気泡が第１流路１５２内から除去された後であれば、後述する第１流路１５２に満たされた液体を第２流路１５３に送るときであってもよいし、その他のタイミングであってもよい。
　このように第４圧力室２１４から押し出された第４ダイヤフラム部１３４は、第３隔壁１５９に接触して排出流路が閉じられる（バルブ閉鎖状態）。液体は、排出流路を進むことができなくなる。よって、液体の流れは止まる。このように、第１流路１５２内に気泡を残留させずに、第１流路１５２内を液体で満たすことができる。
　特に図示しないが、第１流路１５２に満たされた液体を第２流路１５３に送る場合には、例えば、第２流路１５３の下流側に配置された第４圧力室２１４内の圧力を開放する。これにより、第１流路１５２内の液体は、第２流路１５３内に流れ込む。第２流路１５３の先端部まで流れてきた液体は、毛細管現象が働きやすい第２流路１５３の外周部分が先行して進行する。そして、第２流路１５３の先端部において、中央部分が液体で満たされる前に、毛細管現象が働きやすい第２流路１５３の外周部分を伝って液体が回り込むようにさらに進行する。
　このとき、第２流路１５３に作用する第４圧力室２１４内の圧力は高められておらず、第１フィルム１３０（第４ダイヤフラム部１３４）と第３隔壁１５９との間には、隙間が形成されている（バルブ開放状態）。主流路１４１側に押し出されることなく、第２流路１５３内に留まった気泡は、排出流路に押し出される。第２流路１５３内から気泡が除去されたのを確認した後、当該第４圧力室２１４の内部の圧力を高めることにより、第４ダイヤフラム部１３４と第３隔壁１５９との隙間が塞がる（バルブ閉鎖状態）。液体は、排出流路を進むことができなくなる。よって、液体の流れは止まる。このように、第２流路１５３内に気泡を残留させずに、第２流路１５３内を液体で満たすことができる。よって、気泡を残留させることなく、第１流路１５２および第２流路１５３内に液体を満たすことができる。また、第２流路１５３側の第４圧力室２１４の内部の圧力を高めるタイミングは、気泡が第２流路１５３内から除去された後であれば、後述する第２流路１５３に満たされた液体を主流路１４１に送るときであってもよいし、その他のタイミングであってもよい。
　第２流路１５３の液体を主流路１４１に流す場合には、第１圧力室２１１内の圧力を高めた状態で、第２圧力室２１２内の圧力を高めるとともに、第３圧力室２１３内の圧力を開放する。これにより、一定量の液体を第２流路１５３から主流路１４１内へ送ることができる。また、主流路１４１への液体の送りを停止する場合には、第３圧力室２１３内の圧力を高めた状態で、第１圧力室２１１内の圧力および第２圧力室２１２内の圧力を開放する。これにより、再び第１流路１５２から液体が第２流路１５３に流れ込んで、第２流路１５３内が液体で満たされる。
　以上の手順により、液体を第１流路１５２および第２流路１５３に満たすことと、第２流路１５３から主流路１４１に流すこと、および第２流路１５３から主流路１４１への液体の流れを止めること、を任意のタイミングで行うことができる。たとえば、試薬導入口１４２内において試薬を特定の試薬と一定時間反応させた後に、主流路１４１内に流れる試薬に対して、別の試薬と反応させることが可能である。
　（効果）
　本実施の形態のマイクロ流路チップ１００は、第１流路１５２および第２流路１５３内の気泡を排出流路に送ることによって、第１流路１５２内および第２流路１５３内に気泡を残留させることなく、第１流路１５２内および第２流路１５３内を確実に液体で満たすことができる。
　なお、第１溝１２４および第３溝１２７の接続部分は、面取りされていてもよい（図１２Ａの実線で囲まれた領域参照）。これにより、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄ、図１２Ｅに示されるように、点Ｐ２の位置に液体が到達した場合、点Ｐ２側から到達した液体は、第３流路１５７に流れ込むことがない。そして、第１フィルム１３０と第１溝１２４の底面との距離が狭いＰ１側の外周部分を伝って液体が回り込むようにさらに進行する。よって、気泡の除去の効果を発揮しやすい。
　［変形例］
　（マイクロ流路チップの構成）
　実施の形態２の変形例に係るマイクロ流路チップ３００は、第１流路１５２に２つの排出流路が連通している点などにおいて、実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００の排出部１５６と異なる。そこで、実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略し、マイクロ流路チップ３００の異なる構成要素を中心に説明する。
　図１３は、実施の形態１の変形例に係るマイクロ流路チップ３００の排出部３５６の構成を示す図である。図１３Ａは、マイクロ流路チップ３００における排出部３５６近傍の平面図であり、図１３Ｂは、図１３Ａに示されるＫ－Ｋ線の部分断面図であり、図１３Ｃは、図１３Ａに示されるＬ－Ｌ線の断面図である。
　図１３Ａ、図１３Ｂおよび図１３Ｃに示されるように、実施の形態１の変形例に係るマイクロ流路チップ３００は、第１基板３２０および第１フィルム３３０を含む第１チップ３１０と、第２基板４３０および第２フィルム４５０を含む第２チップ４１０とを有する。
　第１チップ３１０は、主流路部１４０および添加部３５０を有する。また、添加部３５０は、液体導入口１５１、第１流路１５２、第２流路１５３、複数の隔壁１５４、１５５および複数の排出部３５６を有する。
　排出部３５６は、第３流路１５７、第４流路１５８、第３隔壁１５９に加えて、第５流路３５１、第６流路３５２および第４隔壁３５３を有する。第３流路１５７、第４流路１５８、第５流路３５１および第６流路３５２を有する排出流路は、第１流路１５２内および第１流路１５２外との間を開閉するマイクロバルブ（バルブ）に連接されている。
　第３流路１５７の上流端は第１流路１５２に連通しており、下流側は分岐している。分岐した一方の下流側には第３隔壁１５９が配置されている。
　第５流路３５１の上流端は、第１流路１５２での液体の流れる方向と平行な軸（図１３ＡのＫ－Ｋ線参照）を通り、かつ第１基板３２０の表面と垂直な面に対して、第３流路１５７の上流端と面対称の位置に開口している。第５流路３５１の上流端は、第１流路１５２に連通している。また、第５流路３５１の下流端は、第３流路１５７に連通している。第６流路３５２は、第４隔壁３５３を介して第５流路３５１に隣接して配置されている。第６流路３５２の他端は、第１基板３２０の側面に開口している。また、第６流路３５２の他端は、第６流路３５２の他端に連通する貫通孔を第１基板３２０に形成し、この貫通孔を介して外部に開口していてもよい。
　第１基板３２０は、主溝１２１、各貫通孔１２２、１２３、１２６、各溝１２４、１２５、１２７、１２８、各隔壁１５４、１５５、１５９に加え、第５溝３５４、第６溝３５５および第４隔壁３５３を有する。第５溝３５４および第６溝３５５の開口部が第１フィルム３３０で塞がれることによって第５流路３５１および第６流路３５２が構成される（図１３Ｂおよび図１３Ｃ参照）。
　第１フィルム３３０は、各ダイヤフラム部１３１、１３２、１３３、１３４に加え、略球冠形状の第９ダイヤフラム部３３１を含む。第９ダイヤフラム部３３１は、第１フィルム３３０の第４隔壁３５３に対応する位置に配置されている。
　第２チップ４１０は、第２基板４３０および第２フィルム４５０から構成されている。第２チップ４１０は、各圧力室２１１、２１２、２１３、２１４、各連通路２１６、２１７、２１８、２１９に加えて、第５圧力室４１１および第５連通路４１２を有する。第５連通路４１２の一端は、第５圧力室４１１に連通している。また、第５連通路４１２の他端は、第２基板４３０の側面に開口している。
　第２基板４３０は、各凹部２３１、２３２、２３３、２３４、各連通溝２３６、２３７、２３８、２３９に加え、第５凹部４１３および第５連通溝４１４を有する。第５凹部４１３は、第５連通溝４１４の一端と連通している。第５連通溝４１４の開口部および第５凹部４１３の開口部が第２フィルム４５０で塞がれることによって第５連通路４１２および第５圧力室４１１が構成される（図１３Ｂおよび図１３Ｃ参照）。
　第２フィルム４５０は、各ダイヤフラム部２５１、２５２、２５３、２５４に加え、略球冠形状の第１０ダイヤフラム部４５１を含む。第１０ダイヤフラム部４５１は、第４隔壁３５３に対応する位置に配置されている。また、第１０ダイヤフラム部４５１を平面視したときの大きさは、第５凹部４１３を平面視したときの大きさより小さい。第２フィルム４５０は、第２基板４３０に貼り付けられた状態では、第４隔壁３５３と離れている。
　（マイクロ流路チップの使用方法）
　次に、マイクロ流路チップ３００の使用方法について説明する。図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃおよび図１４Ｄは、マイクロ流路チップ３００の使用方法を説明するための第１流路１５２近傍の拡大図である。なお、図１４では、第１流路１５２、第２流路１５３、第３流路１５７、第１ダイヤフラム部１３１および第５流路３５１のみ示している。
　第１チップ３１０の主流路１４１に流体を流した後、第１流路１５２の先端部まで液体を送ると、毛細管現象が働きやすい第１流路１５２の外周部分が先行して、液体が進行する（図１４Ａ参照）。そして、第５流路３５１に到達した液体は、第５流路３５１に流れるとともに、かつ、中央部分が液体で満たされる前に、毛細管現象が働きやすい第１流路１５２の外周部分を伝って液体が回り込むようにさらに進行する（図１４Ｂおよび図１４Ｃ参照）。
　このとき、第４圧力室２１４内の圧力を高めて、第１フィルム３３０（第４ダイヤフラム部１３４）を第３隔壁１５９に押し付ける（バルブ閉塞状態）。一方、第５圧力室４１１内の圧力は高められておらず、第１フィルム３３０（第９ダイヤフラム部３３１）と第４隔壁３５３との間には、隙間が形成されている（バルブ開放状態）。これにより、第３流路１５７および第５流路３５１の両方から気泡を除去することができる。
　また、第５圧力室４１１内の圧力を高めて、第１フィルム３３０（第９ダイヤフラム部３３１）を第４隔壁３５３に押し付ける（バルブ閉塞状態）。一方、第４圧力室２１４内の圧力を高めずに、第１フィルム３３０（第９ダイヤフラム部３３１）と第４隔壁３５３との間に隙間を形成して（バルブ開放状態、）気泡を除去してもよい。
　（効果）
　以上のように、第１流路１５２の先端部の両側壁に流路１５７、３５１が接続されているため、第１流路１５２の先端部分において、液体が先に第３流路１５７に到達した場合であっても、液体が先に第５流路３５１に到達した場合であっても、液体流路から確実に気泡を除去できる。
　［実施の形態２］
　（マイクロ流路チップの構成）
　実施形態２に係るマイクロ流路チップ５００は、排出流路の代わりに排出孔５５７を有する点などにおいて、実施の形態１に係る排出部１５６と異なる。そこで、実施の形態１に係るマイクロ流路チップ１００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略し、マイクロ流路チップ５００の異なる構成要素を中心に説明する。
　図１５は、実施の形態２に係るマイクロ流路チップ５００の排出部５５６の構成を示す図である。図１５Ａは、第１流路１５２近傍の平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａに示されるＯ－Ｏ線の断面図である。
　図１５Ａに示されるように、実施の形態２に係るマイクロ流路チップ５００は、第１基板５２０および第１フィルム５３０を含む第１チップ５１０と、第２基板６３０および第２フィルム６５０を含む第２チップ６１０とを有する。
　第１チップ５１０は、第１基板５２０、第１フィルム５３０、主流路部１４０および排出部５５６を有する。
　排出部５５６は、第１流路１５２および第２流路１５３から気泡を取り除く。排出部５５６の数は、特に限定されない。本実施の形態では、排出部５５６は、第１流路１５２の下流端部と、第２流路１５３の下流端部とにそれぞれ接続されている。なお、第１流路１５２の下流端部に接続された排出部５５６と、第２流路１５３の下流端部に接続された排出部５５６は、同じ構成である。そこで、第１流路１５２の下流端部に接続された排出部５５６について説明する。
　排出部５５６は、排出孔５５７および開閉治具を有する。排出孔５５７の形状は、特に限定されない。排出孔５５７の形状は、円柱形状であってもよいし、角柱形状であってもよい。本実施の形態では、排出孔５５７の形状は、円柱形状である。排出孔５５７の一方の開口部は、第１溝１２４の底面に配置されており、他方の開口部は、第１基板５２０の側面または裏面に配置されている。具体的には、排出孔５５７の一方の開口部は、第１流路１５２での液体の流れる方向において、第１ダイヤフラム部１３１の中心と第１隔壁１５４との間に配置されている。第１流路１５２の幅方向における排出孔５５７の位置は、特に限定されない。第１流路１５２の幅方向における排出孔５５７の位置は、第１溝の底面の中央部であってもよいし、第１溝１２４の側面側（端部）の領域であってもよい。本実施の形態では、排出孔５５７は、第１溝１２４の底面のうち、第１溝１２４の中央よりも側面側の領域に配置されている。排出孔５５７の断面積および断面形状は、気泡が移動可能であれば特に限定されない。
　特に図示しないが、開閉治具は、第２基板６３０の側面または底面に開口した排出孔５５７を開閉する。開閉治具は、第１チップ５１０が配置された面と対向した面（裏面）側に配置されている。
　（マイクロ流路チップの使用方法）
　次に、マイクロ流路チップ５００の使用方法について説明する。図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃおよび図１６Ｄは、マイクロ流路チップ５００の使用態様を説明するための第１流路１５２近傍の平面図である。なお、図１６では、第１流路１５２、第２流路１５３、第１ダイヤフラム部１３１および排出孔５５７のみ示している。
　第１チップ５１０の主流路１４１に流体を流した後、第１流路１５２の先端部まで液体を送ると、毛細管現象が働きやすい第１流路１５２の外周部分が先行して、液体が進行する（図１６Ａ参照）。そして、中央部分が液体で満たされる前に、毛細管現象が働きやすい第１流路１５２の外周部分を伝って液体が回り込むようにさらに進行する（図１６Ｂおよび図１６Ｃ参照）。
　このとき、開閉治具は、排出孔５５７の開口部を開放する。第２流路１５３側に押し出されることなく、第１流路１５２内に留まった気泡は、排出孔５５７を介して外部に押し出される。第１流路１５２内から気泡が除去されたのを確認した後、開閉治具により第１基板５２０の底面に形成された開口部を閉塞する。よって、第１流路１５２内を液体で満たすことができる。
　（効果）
　以上のように、第１流路１５２の底面に排出孔５５７が形成されているため、第１流路１５２から確実に気泡を除去することができる。
　なお、第１チップおよび第２チップを積層した状態では、ダイヤフラム部および隔壁の間に隙間が生じて液体流路が開いている状態であってもよい。この場合、第２フィルムは、平面形状に形成される。そして、圧力室（凹部）から流体が流出して凹部内が陰圧になることによって、凹部を覆う第２フィルムが凹部内に引き込まれるとともに、ダイヤフラム部が凹部に向けて湾曲して、第１フィルムと隔壁との間に隙間が生じて液体流路が開かれる。また、凹部内の圧力を開放することによって、凹部内に引き込まれていたダイヤフラム部の形状が元に戻って、ダイヤフラム部および隔壁が接触して液体流路が閉じられる。
　また、第１チップおよび第２チップを積層した状態では、第４ダイヤフラム部１３４および第３隔壁１５９と、第１０ダイヤフラム部４５１および第４隔壁３５３が接触して、排出流路（バルブ）が閉じられていてもよい。この場合、第２フィルムは、平面状に形成される。
　本出願は、２０１４年２月１０日出願の特願２０１４－０２３５１０に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明の流体取扱装置は、例えば、科学分野や医学分野などにおいて使用されるマイクロ流路チップとして有用である。
　１０　マイクロバルブ
　２０　基板
　３０　第１層
　３１　第１の溝
　３２　第１のバルブ溝
　３３　第２の溝
　３４　第２のバルブ溝
　３５　弁
　３６　第１の流路
　３７　第１のバルブ室
　３８　第２のバルブ室
　３９　第２の流路
　４０　第２層
　４１　凹部
　４２　圧力室
　１００、３００、５００　マイクロ流路チップ
　１１０、３１０、５１０　第１チップ
　１２０、３２０、５２０　第１基板
　１２１　主溝
　１２２　第１貫通孔
　１２３　第２貫通孔
　１２４　第１溝
　１２５　第２溝
　１２６　第３貫通孔
　１２７　第３溝
　１２８　第４溝
　１３０、３３０、５３０　第１フィルム
　１３１　第１ダイヤフラム部
　１３２　第２ダイヤフラム部
　１３３　第３ダイヤフラム部
　１３４　第４ダイヤフラム部
　１４０　主流路部
　１４１　主流路
　１４２　試薬導入口
　１４３　試薬取出口
　１５０、３５０　添加部
　１５１　液体導入口
　１５２　第１流路
　１５３　第２流路
　１５４　第１隔壁
　１５５　第２隔壁
　１５６、３５６、５５６　排出部
　１５７　第３流路
　１５８　第４流路
　１５９　第３隔壁
　２１０、４１０、６１０　第２チップ
　２１１　第１圧力室
　２１２　第２圧力室
　２１３　第３圧力室
　２１４　第４圧力室
　２１６　第１連通路
　２１７　第２連通路
　２１８　第３連通路
　２１９　第４連通路
　２３０、４３０、６３０　第２基板
　２３１　第１凹部
　２３２　第２凹部
　２３３　第３凹部
　２３４　第４凹部
　２３６　第１連通溝
　２３７　第２連通溝
　２３８　第３連通溝
　２３９　第４連通溝
　２５０、４５０、６５０　第２フィルム
　２５１　第５ダイヤフラム部
　２５２　第６ダイヤフラム部
　２５３　第７ダイヤフラム部
　２５４　第８ダイヤフラム部
　３３１　第９ダイヤフラム部
　３５１　第５流路
　３５２　第６流路
　３５３　第４隔壁
　３５４　第５溝
　３５５　第６溝
　４１１　第５圧力室
　４１２　第５連通路
　４１３　第５凹部
　４１４　第５連通溝
　４５１　第１０ダイヤフラム部
　５５７　排出孔

Claims (6)

  1. 　液体の流れの上流側に位置する第１溝と、液体の流れの下流側に位置する第２溝と、前記第１溝および前記第２溝の間に配置された隔壁とを一方の面に有する第１基板と、
    　前記隔壁と、前記第１溝の前記隔壁側の一方の端部と、前記第２溝の前記隔壁側の一方の端部とを覆い、前記第１溝上にその中心が位置する平面視円形のダイヤフラム部を含み、前記ダイヤフラム部を除いて、前記第１基板の前記一方の面に貼り付けられた第１フィルムと、を有し、
    　前記第１溝、前記隔壁および前記第１フィルムにより構成された、前記第１溝側の第１流路と、前記第２溝、前記隔壁および前記第１フィルムにより構成された、前記第２溝側の第２流路とを有する液体流路と、
    　前記第１流路での液体の流れる方向において、前記ダイヤフラム部の中心と前記隔壁との間の前記第１流路に開口し、前記第１流路内および前記第１流路外を連通する排出孔または排出流路と、
    　が形成された第１チップを有する、液体取扱装置。
  2. 　前記排出孔は、前記第１溝の底面と前記第１基板の他方の面とを連通する貫通孔であり、
    　前記排出孔は、前記第１流路での液体の流れに直交する方向において、前記第１溝の底面の中央よりも側面側の領域に開口している、
    　請求項１に記載の液体取扱装置。
  3. 　凹部を一方の面に有する第２基板と、前記第２基板の前記一方の面に貼り付けられた第２フィルムと、を含む第２チップをさらに有し、
    　前記第１チップおよび前記第２チップは、前記第１フィルムおよび前記第２フィルムを介して前記隔壁と前記凹部とが向かい合うように積層され、
    　前記第１チップおよび前記第２チップを積層した状態では、前記ダイヤフラム部および前記隔壁の間に隙間が生じて前記液体流路が開かれており、
    　前記凹部へ流体を流入させた時、前記凹部を覆う前記第２フィルムおよびそれに対向する前記第１フィルムが前記隔壁に向けて押し出され、前記ダイヤフラム部が前記隔壁と接触して前記液体流路が閉じられる、
    　請求項１に記載の液体取扱装置。
  4. 　凹部を一方の面に有する第２基板と、前記第２基板の前記一方の面に貼り付けられた第２フィルムと、を含む第２チップをさらに有し、
    　前記第１チップおよび前記第２チップは、前記第１フィルムおよび前記第２フィルムを介して前記隔壁と前記凹部とが向かい合うように積層され、
    　前記第１チップおよび前記第２チップを積層した状態では、前記ダイヤフラム部および前記隔壁が接触して前記液体流路が閉じられており、
    　前記凹部から流体を流出させて前記凹部内を陰圧にした時、前記凹部を覆う前記第２フィルムが前記凹部内に引き込まれるとともに、前記ダイヤフラム部が前記凹部に向けて湾曲して、前記第１フィルムと前記隔壁との間に隙間が生じて前記液体流路が開かれる、
    　請求項１に記載の液体取扱装置。
  5. 　前記排出流路は、前記第１流路内と前記第１流路外との間を開閉するバルブに連接されている、請求項１に記載の液体取扱装置。
  6. 　第２基板と、前記第２基板の一方の面に貼り付けられた第２フィルムと、を含む第２チップをさらに有し、
    　前記第１チップおよび前記第２チップは、前記第１フィルムおよび前記第２フィルムを介して向かい合うように積層され、
    　前記バルブは、前記第１チップおよび前記第２チップが積層された状態では、閉じられる、請求項５に記載の液体取扱装置。
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